具發光元件的封裝件及其製法的製作方法
2023-10-08 18:54:34
專利名稱：具發光元件的封裝件及其製法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體封裝件，特別指涉及一種具發光元件的封裝件及其製法。
背景技術：
隨著半導體技術的演進，半導體產品已開發出不同封裝產品型態。而目前高功率發光二極體(light-emitting diode, LED)封裝件的製造步驟技術可包括支架設計(包括取光與散熱)、晶片選擇與排列方式、固晶方式、金線的線型與寬度、螢光粉種類與塗布結構、矽透鏡(Silicone Lens)的曲率與折射率等。該些製造步驟皆對LED封裝件的散熱性能(熱阻值)、光通量(流明)、發光效率、相對色溫(CCT)、演色性(CRI)、光色的均勻性、壽命等特性深具影響。為了追求高顏色均勻性與高輸出流明等特性，螢光粉(Phosphor)層的塗布製造步驟將更顯重要；如圖IA所示，為傳統製作螢光層14的點膠製造步驟(UniformDistribution),使螢光粉均勻分散於膠體中。然而,該製造步驟易使該螢光層14的顆粒140於長期使用下而發生沉澱，以致於螢光粉的顆粒140分布不均，而使LED晶片11的光線的路徑不同，且遠離LED晶片11處的螢光粉會反射光線，因而造成光色分布不均，導致無法符合使用者的需求。因此，業界遂發展出其他螢光層的塗布技術。例如圖IB的保形塗層法(Conformal-Coating)、圖IC的螢光粉薄膜貼覆法、或圖ID的噴灑塗布法(Spray-Coating)
坐寸o惟，圖IB的保形塗層法需由電泳(electrophoresis)製造步驟,才能將螢光層14塗布至LED晶片11上，因電泳製造步驟需特殊設備，導致製作成本昂貴。再者，圖IC的製造步驟，先將螢光粉做成薄膜14』，以便貼上LED晶片11外圍的透明材料15上，雖可遠離散發高熱的LED晶片11，但因該透明材料15的折射率較低(樹脂的折射率為I. 54，而螢光粉的折射率為I. 8左右)，所以使該LED晶片11的出光效率降低，導致該LED晶片11的出光效果不佳。又，圖ID的噴灑塗布法只適合平板式(Chip on Board, COB)的LED封裝件,而無法應用於具有凹槽的基板(Si-submount)的LED封裝件。若於具有凹槽100的基板10上進行噴灑製造步驟，螢光層14的顆粒140 (螢光粉)將會噴灑至該凹槽100斜面上的反射層16上，導致反射層16的反射面積減少，以致於該LED晶片11的出光效率下降。因此，如何提供一種發光元件的封裝件的製法，以避免上述現有技術的種種缺失，實為一重要課題。
發明內容
鑑於上述現有技術的種種缺失，本發明揭露一種具發光元件的封裝件及其製法，以克服現有技術中常見的螢光粉塗布不均、製作成本高以及出光效率較低等問題。為達上述及其它目的，本發明提供一種具發光元件的封裝件的製法，包括於一基板上形成絕緣層，其中，該基板上設有發光元件，是以，該絕緣層僅形成於該基板的部分表面上，且外露該發光元件及其周圍的基板表面；由螢光層包覆該發光元件；以及形成透明材料於該螢光層與該絕緣層上。本發明製法的另一實施方式中中，該基板具有凹槽，且該發光元件設於該凹槽中，所以形成絕緣層於該基板上及該凹槽中，且外露該發光元件及其周圍的部分凹槽表面。對該具有凹槽的基板實施本發明製法時，該絕緣層形成於該基板上及該凹槽中，且外露該發光元件。而該絕緣層的製造步驟包括形成阻層於該基板、凹槽與該發光元件上，且該阻層具有開口區，以外露該基板及該凹槽的部分表面；形成該絕緣層於該開口區中的基板與凹槽表面上；以及移除該阻層，以露出該發光元件及該凹槽的部分表面。前述的兩種製法中，該發光元件可為發光二極體，而該絕緣層則可為矽膠(silicone gel)、娃樹脂(silicone resin)及環氧樹脂所組群組之一者；該透明材料可為矽膠、矽樹脂及環氧樹脂所組群組之一者；而該螢光層為螢光粉或螢光粉摻雜高分子膠材之其中一者。
由上可知，本發明的具發光元件的封裝件的製法，由圖案化製造步驟，以令該絕緣層外露出該發光元件，再以該螢光層包覆該發光元件，不僅可克服螢光粉塗布不均的問題，且可保持出光效率的最佳狀態。再者，由圖案化製造步驟，使後續製造步驟中，該螢光層易於包覆該發光元件，不僅降低製作成本，且易於控制後續製作的螢光層厚度，因而提供較佳的出光效率，且使螢光層的厚度因維持均一性而保持光色分布均一性。又，本發明的製法適用於各種基板。另外，本發明還提供一種具發光元件的封裝件，包括基板；至少一發光元件，設置於該基板上；絕緣層，形成於該基板的部分表面上，且外露該發光元件；螢光層，包覆該發光元件；以及透明材料，形成於該螢光層與該絕緣層上。本發明結構的另一實施方式中中，該基板具有凹槽，且該發光兀件設於該凹槽中，所以絕緣層形成於該基板上及該凹槽中，且外露該發光元件及其周圍的部分凹槽表面。對該具有凹槽的基板的本發明結構，該絕緣層形成於該基板上及該凹槽中，且外露該發光元件。而螢光層形成且包覆該發光元件表面。前述的兩種結構中，該發光元件可為發光二極體，而該絕緣層則可為矽膠(silicone gel)、娃樹脂(silicone resin)及環氧樹脂所組群組之一者；該透明材料可為矽膠、矽樹脂及環氧樹脂所組群組之一者；而該螢光層為螢光粉或螢光粉摻雜高分子膠材之其中一者。由上可知，本發明的具發光元件的封裝件的結構，由基板上另形成一絕緣層，並使該絕緣層開設一空間，使發光元件顯露於該限定空間內，再以該螢光層包覆該發光元件，相較於現有技術的平均分散方式、貼薄膜方式、或需要另購買昂貴儀器已達成控制螢光層厚度方式等，本結構不僅可克服螢光粉塗布不均的問題，且可保持出光效率的最佳狀態，此外無須另購置昂貴儀器。又本結構由於另形成該絕緣層於基板，且開設特定空間以容置特定厚度螢光層，因而提供較佳的出光效率，且使螢光層的厚度因維持均一性而保持光色分布均一性。
圖IA至ID為現有技術中LED封裝件的不同實施方式的剖面示意圖。圖2A至2F為本發明具發光元件的封裝件的製法的剖面示意圖。圖3A至3F為本發明具發光元件的封裝件的另一製法實施例的剖面示意圖。主要元件符號說明 2,2，LED 封裝件10，20，20』基板100,200凹槽11，21LED 晶片14，24螢光層14』薄膜140顆粒15，25透明材料16，26反射層200a底面200b斜面22阻層220開口區23絕緣層。
具體實施例方式以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士的了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，所以不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「一」、「左」及「右」等的用語，也僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，也當視為本發明可實施的範疇。請參閱圖2A至2F，為本發明具發光元件的封裝件的製法。如圖2A所示，提供一基板20，於該基板20上設有多個發光元件(iIIuminant)，例如LED晶片21，而該LED晶片21電性連接至該基板20 (圖未示)。如圖2B所示，形成阻層22於該基板20與該LED晶片21上，且經圖案化製造步驟，使該阻層22形成多個開口區220，以外露出該基板20的部分表面。所述的阻層可為光阻(photoresist)或幹膜(dry film)。如圖2C所示，形成絕緣層23於該開口區220中的基板20表面上。於本實施例中，該絕緣層23為矽膠、矽樹脂及環氧樹脂所組群組之一者，但並無特別限制。如圖2D所示，移除該阻層22，以露出該LED晶片21及先前被該阻層22所覆蓋的基板20表面。如圖2E所示，由點膠製造步驟或噴灑塗布製造步驟，形成螢光層24於該LED晶片21及先前被該阻層22所覆蓋的基板20表面上，以包覆該LED晶片21。所述的螢光層24的材質為光轉換材(converted light materials),且該螢光層24為螢光粉或螢光粉摻雜高分子膠材之其中一者。如圖2F所示，形成透明材料25於該螢光層24與該絕緣層23上，以製成一 LED封裝件2 ;其中該透明材料25為矽膠、環氧樹脂及矽 樹脂所組群組的其中一者，且該透明材料25的折射率介於I. 2至2. 5之間，又該透明材料25亦即一般發光元件封裝件所稱的透鏡。所述的LED封裝件2，包括基板20、設置於該基板20上的LED晶片21、形成於該基板20的部分表面上且外露該LED晶片21的絕緣層23、包覆該LED晶片21的螢光層24、以及形成於該螢光層23與該絕緣層24上的透明材料25。本發明由一般圖案化製造步驟(如光阻的曝光顯影方式)及螢光粉塗布製造步驟，令該絕緣層23外露出該LED晶片21，以使該螢光層24易於包覆該LED晶片21，不僅降低製作成本，且克服螢光粉塗布不均的問題。請參閱圖3A至3F，為本發明具發光元件的封裝件的另一製法。本實施例與上述實施例的差異僅在於基板的結構不同，其餘封裝件的相關製法均大致相同，因此僅簡略說明相同部分，特此敘明。如圖3A所示，提供一具有凹槽200的基板20』，該凹槽200具有底面200a與左、右兩側的斜面200b，且該凹槽200的斜面200b上具有反射層26，再將該LED晶片21設置於該凹槽200中的底面200a上，而該LED晶片21電性連接至該基板20』 (圖未示)。如圖3B所示，形成阻層22于于該基板20』、凹槽200與如LED晶片21的發光元件上，且該阻層22具有開口區220，以外露該基板20』及該凹槽200的部分表面，例如該凹槽200上的反射層26。如圖3C所示，形成絕緣層23於該開口區220中的基板20』與凹槽200表面上(亦即外露的反射層26上)。如圖3D所示，移除該阻層22，以露出該LED晶片21及先前被該阻層22所覆蓋的凹槽200部分表面，及如圖所示的底面200a部分。如圖3E所示，由點膠製造步驟或噴灑塗布製造步驟，形成螢光層24於該LED晶片21及先前被該阻層22所覆蓋的凹槽200底面200a上，以包覆該LED晶片21。因該絕緣層23遮蓋該凹槽200的斜面200b，所以於噴灑塗布製造步驟時，該螢光層24的顆粒不會噴灑至該凹槽200的斜面200b上，因而該反射層26的反射面積不會減少，使該LED晶片21的出光效率不會降低。如圖3F所示，形成透明材料25於該螢光層24與該絕緣層23上，以製成另一 LED封裝件2』。所述的LED封裝件2』，包括具有凹槽200的基板20』、設於該凹槽200中的LED晶片21、形成於該基板20上及該凹槽200中且外露該LED晶片21的絕緣層23、包覆該LED晶片21的螢光層24、以及形成於該螢光層24與該絕緣層23上的透明材料25。綜上所述，本發明具發光元件的封裝件及其製法，由一般製造步驟搭配應用，所以無需使用價格昂貴的特殊設備，因而有效降低製作成本。
再者，由圖案化製造步驟，因而易於控制後續製作的螢光層的厚度，不僅提供較佳的出光效率，且使螢光層的厚度因維持均一性而保持光色分布均一性。上述實施例用以例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此項技術的人士均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明的權利保護範圍，應如 後本發明的權利要求所列。
權利要求
1.一種具發光元件的封裝件，其特徵在於，包括 基板； 至少一發光元件，設置於該基板上； 絕緣層，形成於該基板的部分表面上，且外露該發光元件； 螢光層，包覆該發光元件；以及 透明材料，形成於該螢光層與該絕緣層上。
2.如權利要求I所述的具發光元件的封裝件，其特徵在於，該基板具有凹槽，且該發光元件設於該凹槽中。
3.如權利要求2所述的具發光元件的封裝件，其特徵在於，該凹槽表面具有反射層。
4.如權利要求2所述的具發光元件的封裝件，其特徵在於，該絕緣層形成於該基板與凹槽表面上，且外露該發光兀件。
5.如權利要求I所述的具發光元件的封裝件，其特徵在於，該發光元件為發光二極體。
6.如權利要求I所述的具發光元件的封裝件，其特徵在於，該絕緣層為矽膠、矽樹脂及環氧樹脂所組群組之一者。
7.如權利要求I所述的具發光元件的封裝件，其特徵在於，該螢光層為螢光粉或螢光粉摻雜高分子膠材之其中一者。
8.如權利要求I所述的具發光元件的封裝件，其特徵在於，該透明材料為矽膠、矽樹脂及環氧樹脂所組群組之一者。
9.一種具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，包括 提供一其上設有發光元件的基板； 形成絕緣層於該基板的部分表面上，且外露該發光元件； 形成螢光層於該發光元件上，以包覆該發光元件；以及 形成透明材料於該螢光層與該絕緣層上。
10.如權利要求9所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該絕緣層的製造步驟包括 形成阻層於該基板與該發光元件上，且該阻層具有開口區，以外露該基板的部分表面； 形成該絕緣層於該開口區中的基板表面上；以及 移除該阻層，以露出該發光元件。
11.如權利要求9所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該基板具有凹槽，且該發光元件設於該凹槽中。
12.如權利要求11所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該絕緣層形成於該基板上及該凹槽中，且外露該發光元件。
13.如權利要求11所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該絕緣層的製造步驟包括 形成阻層於該基板、凹槽與該發光元件上，且該阻層具有開口區，以外露該基板及該凹槽的部分表面； 形成該絕緣層於該開口區中的基板與凹槽表面上；以及 移除該阻層，以露出該發光元件及該凹槽的部分表面。
14.如權利要求11所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該凹槽表面具有反射層。
15.如權利要求9所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該發光元件為發光二極體。
16.如權利要求9所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該絕緣層為矽膠、矽樹脂及環氧樹脂所組群組之一者。
17.如權利要求9所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該螢光層為螢光粉或螢光粉摻雜高分子膠材之其中一者。
18.如權利要求9所述的具發光元件的封裝件的製法，其特徵在於，該透明材料為矽膠、矽樹脂及環氧樹脂所組群組之一者。
全文摘要
一種具發光元件的封裝件及其製法，包括表面設有發光元件的基板、形成於該基板上且外露該發光元件的絕緣層、包覆該發光元件的螢光層、以及形成於該螢光層與絕緣層上的透明材料。由該絕緣層形成特定的局限空間，以外露出該發光元件，以便使該螢光層包覆該發光元件，因而克服螢光粉塗布不均的問題。本發明還提供該發光元件的封裝件的製法。
文檔編號H01L25/13GK102738355SQ20111011496
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月28日 優先權日2011年4月11日
發明者李文豪, 柳佳欣, 陳賢文 申請人:矽品精密工業股份有限公司